CN104220316A - 用于混合动力汽车的发电控制*** - Google Patents

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若城辉男
田上裕
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

一种控制装置(24)根据蓄电池(11)的状态判断是否要执行发电机(13)的发电。当许可发电时，所述控制装置(24)根据行驶状态设定使发电机(13)能够执行与巡航所需的输出相当的发电的内燃机转速，并且还根据车辆状态和行驶状态设定使发电机(13)能够执行与所需的电力量相应的发电的附加内燃机转速。控制装置(24)根据所述内燃机转速和所述附加内燃机转速来控制内燃机(12)和发电机(13)。

Description

用于混合动力汽车的发电控制***
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***包括：由内燃机驱动的发电机；储存由发电机生成的电力的蓄电池；以及控制内燃机和发电机的控制装置。
背景技术
以下技术可从下面所列的专利文献1公知：一种串联型混合动力汽车具有EV行驶模式和串联行驶模式，在EV行驶模式下，汽车通过仅利用储存在蓄电池中的电力驱动电动机来行驶，在串联行驶模式下，汽车通过利用由内燃机驱动的发电机中生成的电力驱动电动机来行驶。在该技术中，基于蓄电池的充电状态和电动机的要求驱动力(从车速、油门踏板开度等求出)判断驱动发电机的内燃机的起动并且确定发电机的发电量。
此外，以下技术可从下面所列的专利文献2公知：一种并联型混合动力汽车具有内燃机和电动机两种驱动源***。该汽车能够仅通过内燃机、仅通过电动机以及通过内燃机和电动机二者来行驶。内燃机基本上在燃料效率最佳的最大燃料效率点处按照恒定转速运转。当内燃机的输出有剩余时，通过利用剩余的输出进行发电来对蓄电池充电。
引用列表
专利文献
PTL1：WO2011/078189
PTL2：日本专利申请公开No.09-224304
发明内容
技术问题
此外，插电式混合动力汽车基本上执行EV行驶(其中汽车利用储存在蓄电池中的电力行驶)。仅当蓄电池的充电状态变低时，通过内燃机驱动发电机以对蓄电池进行充电。因此，发电机工作的频率自然低于插电式混合动力汽车以外的混合动力汽车。因此，在插电式混合动力汽车中，期望使用尺寸和排量较小的内燃机作为驱动发电机的内燃机。
在上面的专利文献1所述的技术中，执行所谓的“要求输出遵循型发电控制”。在该控制中，根据电动机的要求驱动力和蓄电池的充电状态来确定驱动内燃机的必要性和发电机的发电量。在这方面，近年来配备有相对较小的内燃机的串联型混合动力汽车与配备有相对较大的内燃机的传统串联型混合动力汽车相比具有以下问题。当电动机的要求驱动力较大时，内燃机的转速较高。因此，在串联行驶期间，转速大幅偏离最大燃料效率点，燃料效率急剧劣化。此外，存在这样的可能：由于内燃机的转速增大，振动和噪声可能增加。
此外，在上面的专利文献2所述的技术中，执行所谓的“固定点运转型发电控制”。在该控制中，在串联行驶期间，内燃机在最大燃料效率点运转。然而，在近年来配备有相对较小的内燃机的串联型混合动力汽车中，由内燃机驱动的发电机的发电量无法满足电动机的要求驱动力。因此，存在这样的可能：蓄电池趋于过放电，维持能量水平变得困难。另外，“固定点运转型发电控制”具有以下问题。由于即使当油门踏板开度改变时，内燃机的转速也维持恒定，所以当驾驶员操作油门踏板时他/她感觉不适。
鉴于上述情况而做出本发明，本发明的目的是提供一种用于混合动力汽车的发电控制***，其能够补偿“要求输出遵循型发电控制”和“固定点运转型发电控制”的弱点，在通过利用小内燃机发电来维持蓄电池的充电状态的同时满足电动机的要求驱动力，并且消除操作油门踏板时的不适感。
问题的解决方案
为了实现所述目的，根据本发明的第一特征，提供了一种用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***包括：由内燃机驱动的发电机；储存由所述发电机生成的电力的蓄电池；以及控制所述内燃机和所述发电机的控制装置，其中，所述控制装置根据所述蓄电池的状态判断是否要执行所述发电机的发电，当许可发电时，所述控制装置根据行驶状态设定使所述发电机能够执行与巡航所需的输出相当的发电的内燃机转速，并且还根据车辆状态和所述行驶状态设定使所述发电机能够执行与所需电力量相应的发电的附加内燃机转速，并且所述控制装置根据所述内燃机转速和所述附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机。
另外，根据本发明的第二特征，除了第一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的放电程度判断是否要执行发电。
另外，根据本发明的第三特征，除了第一特征或第二特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的充电状态判断是否要执行发电。
另外，根据本发明的第四特征，除了第一特征至第三特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于车速设定所述内燃机转速。
另外，根据本发明的第五特征，除了第四特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述车速求出行驶期间的滚动阻力和空气阻力，并且基于所求出的滚动阻力和所求出的空气阻力设定所述内燃机转速。
另外，根据本发明的第六特征，除了第一特征至第五特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于路面坡度的估计值设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第七特征，除了第一特征至第六特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的放电程度设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第八特征，除了第一特征至第七特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的充电状态设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第九特征，除了第一特征至第八特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于车速设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第十特征，除了第一特征至第九特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***还包括执行车室内的空气调节的空调，其中，所述控制装置判断所述空调是否在运转，并且当所述空调在运转时，所述控制装置根据所述空调的要求温度来设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第十一特征，除了第一特征至第十特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置根据车速设定所述附加内燃机转速。
另外，根据本发明的第十二特征，提供了一种用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***包括：由内燃机驱动的发电机；储存由所述发电机生成的电力的蓄电池；执行车室内的空气调节的空调；以及控制所述空调、所述内燃机和所述发电机的控制装置，其中，所述控制装置基于包括所述蓄电池的放电程度和充电状态在内的参数中的至少任一个来判断是否要执行发电，当许可发电时，所述控制装置基于车速求出包括行驶期间的空气阻力和滚动阻力在内的阻力中的至少任一个，并基于所求出的阻力设定使所述发电机能够执行与巡航所需的输出相当的发电的内燃机转速，并且所述控制装置基于包括路面坡度的估计值、所述蓄电池的所述放电程度、所述蓄电池的所述充电状态、所述车速和所述空调的要求温度在内的参数中的至少任一个来设定使所述发电机能够根据所需电力量执行发电的附加内燃机转速，并且所述控制装置基于所设定的内燃机转速和所设定的附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机。
另外，根据本发明的第十三特征，除了第一特征至第十二特征中的任一特征的配置以外，提供了所述用于混合动力汽车的发电控制***，其中，当基于所述内燃机转速和所述附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机时，所述控制装置按照使所述内燃机的运转效率最高的方式控制所述发电机的负载转矩。
这里，实施方式的电动压缩机22和电加热器23对应于本发明的空调；实施方式的各车速下的发电转速的附加基本转速DNGENBASE对应于本发明的附加内燃机转速；实施方式的各车速下的用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL对应于本发明的内燃机转速；实施方式的发电机发电输出PREQGEN对应于本发明的发电量。
本发明的有益效果
根据本发明的第一特征，所述用于混合动力汽车的发电控制***包括由内燃机驱动的发电机、储存由发电机生成的电力的蓄电池以及控制内燃机和发电机的控制装置。所述控制装置根据蓄电池的状态判断是否要执行发电机的发电。当许可发电时，所述控制装置根据行驶状态设定使发电机能够执行满足巡航所需的输出的发电的内燃机转速，并且还根据车辆状态和行驶状态设定使发电机能够执行满足当前或将来所需的电力量的发电的附加内燃机转速。所述控制装置基于所述内燃机转速和所述附加内燃机转速来控制内燃机和发电机。通过这种配置，能够满足车辆巡航所需的输出的电力通过发电机所生成的电力量来满足，并且利用预定额外量的附加内燃机转速下生成的发电量来进一步补充，而车辆临时加速或执行EV行驶时所需的电力通过蓄电池的电力来满足。因此，内燃机的尺寸可减小，并且可在最大燃料效率点附近运转。因此，在通过防止蓄电池过放电的趋势来确保所需充电状态的同时，实现了燃料消耗的降低、CO2排出量的减少以及内燃机的噪声的减少。此外，根据行驶状态设定使发电机能够执行满足巡航所需的输出的发电的内燃机转速。因此，可在下坡或减速时通过发电机的剩余输出对蓄电池充电。因此，由于没有执行使内燃机的效率降低的大输出的发电，所以发电机的发电频率增加，从而确保了蓄电池的充电状态。此外，由于发电机的发电量(即，内燃机转速)根据车速的增加而增加，所以可消除驾驶员在操作油门踏板时的不适感。另外，由于根据车速和行驶状态设定内燃机转速，所以可消除操作油门踏板时的不适感。
根据本发明的第二特征，基于蓄电池的放电程度判断是否要执行发电。因此，当蓄电池的充电状态不足时可禁止EV行驶，从而防止过放电。
根据本发明的第三特征，基于蓄电池的充电状态判断是否要执行发电。因此，当蓄电池的充电状态不足时可禁止EV行驶，从而防止过放电。
根据本发明的第四特征，基于车速设定内燃机转速。因此，可通过发电机来确保能够满足随着车速增大而增加的巡航所需的输出的发电量。
根据本发明的第五特征，基于车速求出行驶期间的滚动阻力和空气阻力，并且基于所求出的滚动阻力和所求出的空气阻力设定内燃机转速。因此，可精确地设定能够满足巡航所需的输出的发电量。
根据本发明的第六特征，基于路面坡度的估计值设定附加内燃机转速。因此，将满足根据路面坡度的估计值而变化的当前或将来所需的输出的发电抑制为最低水平，从而可进一步减少内燃机的燃料消耗。
根据本发明的第七特征，基于蓄电池的放电程度设定附加内燃机转速。因此，将满足根据蓄电池的放电程度而变化的当前或将来所需的输出的发电抑制为最低水平，从而可进一步减少内燃机的燃料消耗。
根据本发明的第八特征，控制装置基于蓄电池的充电状态设定附加内燃机转速。因此，将满足根据蓄电池的充电状态而变化的当前或将来所需的输出的发电抑制为最低水平，从而可进一步减少内燃机的燃料消耗。
根据本发明的第九特征，控制装置基于车速设定附加内燃机转速。因此，将附加内燃机转速抑制为所需最低速度，从而可进一步减少内燃机的燃料消耗。此外，可从车速判断剩余发电是否可行，即，是否可在最佳车速区域中执行剩余发电。因此，可抑制低速下的振动以及由于高速驾驶引起的过度发电，从而改进产品质量。
根据本发明的第十特征，判断空调是否在运转。当空调在运转时，基于空调的要求温度设定附加内燃机转速。因此，附加内燃机转速可满足空调所消耗的电力。
根据本发明的第十一特征，根据车速校正附加内燃机转速。因此，能够满足根据车速而变化的巡航所需的输出的发电量可由发电机来确保。
根据本发明的第十二特征，所述控制装置根据蓄电池的状态判断是否要执行发电机的发电。当许可发电时，所述控制装置根据车速设定使发电机能够执行满足巡航所需的输出的发电的内燃机转速，并且还根据车辆状态和行驶状态设定使发电机能够执行可满足所需的输出的发电的附加内燃机转速。所述控制装置基于所述内燃机转速和所述附加内燃机转速来控制内燃机和发电机。通过这种配置，车辆巡航所需的输出通过在内燃机转速下生成的电力量来满足，并且利用预定额外量的附加内燃机转速下生成的发电量来进一步补充，而车辆临时加速或执行EV行驶时所需的电力通过蓄电池的电力来满足。因此，内燃机的尺寸可减小，并且可在最大燃料效率点附近运转。因此，在通过防止蓄电池过放电的趋势来确保所需充电状态的同时，实现了燃料消耗的降低、CO2排出量的减少以及内燃机的噪声的减少。此外，根据行驶状态设定使发电机能够执行满足巡航所需的输出的发电的内燃机转速。因此，可在下坡或减速时通过发电机的剩余输出对蓄电池充电。因此，由于没有执行使内燃机的效率降低的大输出的发电，所以发电机的发电频率增加，从而确保了蓄电池的充电状态。此外，由于根据车速和行驶状态设定内燃机转速，所以可消除操作油门踏板时的不适感。
根据本发明的第十三特征，当根据内燃机转速和附加内燃机转速控制内燃机和发电机时，所述控制装置按照在确保巡航所需的发电量的同时使所述内燃机的运转效率最高的方式控制所述发电机的负载转矩。因此，可使内燃机高效运转，从而减少燃料消耗。
附图说明
图1是示出混合动力汽车的动力单元的总体配置的框图。(执行示例1)
图2是操作确定例程的流程图。(执行示例1)
图3是放电程度计算例程的流程图。(执行示例1)
图4是发电判断例程的流程图。(执行示例1)
图5是发电机转速计算例程的流程图。(执行示例1)
图6是发电量计算例程的流程图。(执行示例1)
图7是用于说明计算放电程度的方法的示图。(执行示例1)
具体实施方式
下面基于图1至图7描述本发明的实施方式或示例。
示例1
包括诸如锂离子(Li离子)电池的蓄电池11的混合动力车是串联型混合动力车，其中发电机13连接到内燃机12的曲轴，用于行驶的电动机14连接到驱动轮。蓄电池11包括能够连接到例如外部充电设备(图中省略)的外部充电插头15，并且可经由外部充电插头15由外部充电装置16充电。
例如，发电机13和电动机14是三相DC无刷发电机和三相DC无刷电机。发电机13连接到第一动力驱动单元17，而电动机14连接到第二动力驱动单元18。第一动力驱动单元17和第二动力驱动单元18各自包括PWM逆变器，该PWM逆变器执行脉宽调制(PWM)并且包括多个开关元件(例如，晶体管)桥接的桥式电路。第一动力驱动单元17和第二动力驱动单元18经由第一转换器19连接到蓄电池11。
例如，当发电机13利用内燃机12的动力发电时，从发电机13输出的生成的AC电力被第一动力驱动单元17转换为DC电力；随后，DC电力在第一转换器19中进行电压变换，然后对蓄电池11进行充电，DC电力被第二动力驱动单元18再次转换为AC电力，然后被供应给电动机14。另外，例如，当电动机14被驱动时，从蓄电池11输出的DC电力或者通过利用第一动力驱动单元17转换从发电机13输出的电力而获得的DC电力被第二动力驱动单元18转换为AC电力，该AC电力被供应给电动机14。
此外，例如，当在混合动力车减速等时从驱动轮侧向电动机14侧传递驱动力时，电动机14用作发电机以生成所谓的再生制动力，并回收车体的动能作为电能。当电动机14发电时，第二动力驱动单元18将从电动机14输出的生成(再生)的AC电力转换为DC电力。另外，DC电力在第一转换器19中进行电压变换并对蓄电池11进行充电。
此外，用于驱动包括各种附件在内的电负荷的低压12V蓄电池20经由第二转换器21连接到蓄电池11。第二转换器21可将蓄电池11的端子之间的电压和第一转换器19的端子之间的电压降低至预定电压值，以允许12V蓄电池20充电。
这里，例如，在蓄电池11的充电状态(SOC)较低的情况下或者在类似情况下，可通过第二转换器21提升12V蓄电池20的端子之间的电压以允许蓄电池11充电。
另外，执行车室的空气调节的电动压缩机22和电加热器23连接到蓄电池11。
作为包括诸如CPU(中央处理单元)的电子电路的各种ECU(电子控制单元)，控制混合动力车的动力***的控制装置24包括蓄电池ECU 25、内燃机ECU 26、转换器ECU 27、电动机ECU 28、发电机ECU 29和空调ECU 30(其被连接以进行控制)。
发电机ECU 29控制第一动力驱动单元17的电力转换操作以控制利用内燃机12的动力执行的发电机13的发电。
电动机ECU 28控制第二动力驱动单元18的电力转换操作以控制电动机14的驱动和发电。
根据用于以例如脉宽调制(PWM)等驱动第一动力驱动单元17和第二动力驱动单元18的晶体管导通和截止的脉冲来控制第一动力驱动单元17和第二动力驱动单元18的电力转换操作。根据脉冲的占空比(即，导通状态与截止状态之比)来控制发电机13和电动机14的操作量。
蓄电池ECU 25执行诸如包括例如蓄电池11的高压***的监测和保护的控制，并执行第二转换器21的电力转换操作的控制。例如，蓄电池ECU 25基于蓄电池11的端子之间的电压、电流和温度各自的检测信号，计算诸如蓄电池11的充电状态(SOC)的各种状态量。蓄电池ECU 25连接到检测蓄电池11的电压的电压传感器、检测蓄电池11的电流的电流传感器以及检测蓄电池11的温度的温度传感器，从这些传感器输出的检测信号被输入给蓄电池ECU 25。
内燃机ECU 26控制向内燃机12的燃料供应、内燃机12的点火定时等。例如，内燃机ECU 26使得控制电流流过驱动节流阀的电磁致动器，并且以电子方式控制节流阀，使得根据来自蓄电池ECU 25的指示设定阀开度。此外，当执行遵循驾驶员所要求的输出的控制时，内燃机ECU 26通过根据油门踏板开度使得控制电流流过驱动节流阀的电磁致动器来执行电子控制。此外，内燃机ECU 26管理并控制所有其它ECU。在这方面，从检测混合动力车的状态量的各种传感器输出的检测信号被输入给内燃机ECU 26。
例如，各种传感器包括检测车速的车速传感器、检测内燃机12的冷却水温度的冷却水温度传感器、检测油门踏板开度的油门踏板开度传感器等。
ECU连接到车辆的CAN(控制器区域网)通信第一线路31以及检测混合动力车的各种状态的传感器。
此外，电动压缩机22和电加热器23连接到CAN(控制器区域网)通信第二线路32(其通信速度比CAN(控制器区域网)通信第一线路31慢)以及包括显示混合动力车的各种状态的仪器的仪表。
内燃机12、发电机13和第一动力驱动单元17形成利用内燃机12的驱动力生成电力的辅助动力部33。
接下来，描述具有上述配置的混合动力汽车的发电控制。
图2的流程图示出操作确定例程。在此例程中，从混合动力汽车的六种类型的运转模式中确定运转模式。
首先，当在步骤S1中驾驶员选择的范围是“P”范围(驻车范围)或“N”范围(空挡范围)时，在步骤S2中将发电机发电输出PREQGEN(是发电机13的发电量)设定为怠速时的发电机输出PREQGENIDL。然后，在步骤S3中，将发电机内燃机转速NGEN(是内燃机12的转速)设定为怠速时的发电机内燃机转速NGENIDL。当在随后的步骤S4中蓄电池11的充电状态SOC等于或低于执行怠速发电的充电状态的上限SOCIDLE时，在步骤S5中将运转模式设定为第一模式(REV怠速模式)，并且终止操作确定例程。当在步骤S4中蓄电池11的充电状态SOC高于执行怠速发电的充电状态的上限SOCIDLE时，在步骤S6中将运转模式设定为第二模式(怠速停止模式)，并终止操作确定例程。
可如下计算蓄电池11的充电状态SOC。通过对电流传感器所检测的充电放电电流进行累计来计算累计充电量和累计放电量。然后，将累计充电量和累计放电量添加到初始状态或充电放电开始之前的充电状态SOC，或者从初始状态或充电放电开始之前的充电状态SOC中减去累计充电量和累计放电量。此外，由于蓄电池11的开路电压OCV与充电状态SOC相关，所以还可从开路电压OCV计算充电状态SOC。
第一模式(REV怠速模式)是以下模式。为了增大蓄电池11的充电状态SOC，在选择“P”范围(驻车范围)或“N”范围(空挡范围)并且电动机14停止的状态下，使内燃机12怠速运转，并且使发电机13发电。因此通过发电机13所生成的电力来对蓄电池11充电。
第二模式(怠速停止模式)是以下模式。由于蓄电池11的充电状态SOC充足，所以在选择“P”范围或“N”范围并且电动机14停止的状态下，控制内燃机12停止怠速，并且发电机13停止。
假设这样的情况：在上述步骤S1中，驾驶员在步骤S1中选择的范围不是“P”范围或“N”范围，而是例如“D”范围(前向行驶范围)或“R”范围(后向行驶范围)。在这种情况下，当驾驶员在步骤S7中踩刹车踏板并且在步骤S8中由车速传感器检测的车速VP为零(即，车辆不在移动)时，例程进行至上述步骤S2至步骤S4，并且选择步骤S5的第一模式或步骤S6的第二模式。
假设驾驶员在步骤S7中没有踩刹车踏板的情况或者即使驾驶员踩刹车踏板，但在步骤S8中车速VP不为零的情况(例如，车辆在向前或向后行驶的同时减速的情况)。在这些情况下，在步骤S9中利用车速VP和油门踏板开度传感器所检测的油门踏板开度AP作为参数从映射(map)检索要求驱动力FREQF(是驾驶员要求电动机14输出的动力)。
在随后的步骤S10中，从车速VP、通过对车速VP进行时间微分而计算出的加速度α以及要求驱动力FREQF的先前值FREQFB计算车辆当前正在上面行驶的路面坡度的估计值θ。坡度的估计值θ从式(1)计算。
θ＝[FREQFB-(Ra+Rr+Rc)]/(W*g)    …(1)
这里，在式(1)中，Ra表示空气阻力，Rr表示滚动阻力，Rc表示加速阻力，W表示车辆重量，g表示重力加速度。Ra、Rr和Rc分别从式(2)、(3)和(4)计算。
Ra＝λ*S*VP2    …(2)
Rr＝W*μ       …(3)
Rc＝α*W       …(4)
这里，在式(2)至(4)中，λ表示空气阻力系数，S表示正投影面积，VP表示车速，μ表示滚动阻力系数，α表示加速度。
在随后的步骤S11中，计算蓄电池11的放电程度DOD。所述计算的细节将稍后基于图3的流程图来描述。在随后的步骤S12中，判断是否要驱动内燃机12以通过发电机13进行发电，即，是否要执行通过辅助动力部33的发电。所述判断的细节将稍后基于图4的流程图来描述。在随后的步骤S13中，计算发电机13的转速，即，发电机内燃机转速NGEN(是连接到发电机13的内燃机12的转速)。所述计算的细节将稍后基于图5的流程图来描述。在随后的S14中，计算发电机发电输出PREQGEN(是发电机13的发电量)。所述计算的细节将稍后基于图6的流程图来描述。
当在随后的步骤S16中在上述步骤S9中计算的要求驱动力FREQF低于零(即，电动机14正执行再生)，并且在步骤S17中设定发电标志F_GEN＝“0”(不执行发电)时，在步骤S18中将运转模式设定为第三模式(EV再生模式)，并终止操作确定例程。当在步骤S17中设定发电标志F_GEN＝“1”(执行发电)时，在步骤S19中将运转模式设定为第四模式(REV再生模式)，并终止操作确定例程。
第三模式(EV再生模式)是以下模式。通过在车辆减速期间利用从驱动轮反向传递的驱动力使得电动机14用作发电机来对蓄电池11进行充电。此外，内燃机12和发电机13停止。
第四模式(REV再生模式)是以下模式。通过在车辆减速期间利用从驱动轮反向传递的驱动力使得电动机14用作发电机来对蓄电池11进行充电。另外，通过内燃机12驱动发电机13，并且利用由发电机13生成的电力对蓄电池11充电。如上所述，通过辅助动力部33的驱动对蓄电池11的充电与在车辆减速期间通过电动机14的再生发电对蓄电池11的充电并行执行。这使得即使当通过再生发电的充电不足时，也可有效地对蓄电池11进行充电。
当在步骤S16中要求驱动力FREQF为零或更高(即，电动机14被驱动)，并且在步骤S20中设定发电标志F_GEN＝“1”(执行发电)时，在步骤S21中将运转模式设定为第五模式(REV行驶模式)，并终止操作确定例程。当在步骤S20中设定发电标志F_GEN＝“0”(不执行发电)时，在步骤S22中将运转模式设定为第六模式(EV行驶模式)，并终止操作确定例程。
第五模式(REV行驶模式)是这样的模式：车辆在由辅助动力部33所生成的电力和/或储存在蓄电池11中的电力驱动电动机14的情况下行驶。内燃机12、发电机13和电动机14全部被驱动。
第六模式(EV行驶模式)是这样的模式：车辆在辅助动力部33停止并且由储存在蓄电池11中的电力驱动电动机14的情况下行驶。内燃机12和发电机13停止，而电动机14被驱动。
接下来，基于图3的流程图和图7的说明图描述放电程度计算例程(是上述步骤S11的子例程)。
首先，当在步骤S101中打开起动器开关时，在步骤S102中，将此时的充电状态SOC设定为放电程度计算的基准充电状态SOCINT。在随后的步骤S103中，判断放电程度计算的基准充电状态SOCINT是否低于放电程度计算的基准充电状态的下限值SOCINTL。当确定放电程度计算的基准充电状态SOCINT低于放电程度计算的基准充电状态的下限值SOCINTL时，在步骤S104中将放电程度计算的基准充电状态SOCINT设定为放电程度计算的基准充电状态的下限值SOCINTL。当确定放电程度计算的基准充电状态SOCINT等于或高于放电程度计算的基准充电状态的下限值SOCINTL时，在步骤S102中将放电程度计算的基准充电状态SOCINT维持为设定的值。
在随后的步骤S105中，将用于执行放电程度计算的下限阈值SOCLMTL设定为通过将用于放电程度计算的基准充电状态SOCINT减去用于执行放电程度计算的判断的放电量DODLMT而获得的值。在随后的步骤S106中，将用于执行放电程度计算的上限阈值SOCLMTH设定为通过将用于执行放电程度计算的判断的充电量SOCUP与用于放电程度计算的基准充电状态SOCINT相加而获得的值。然后，在步骤S107中，将放电程度计算标志F_DODLMT设定为“0”(不执行计算)。此外，在步骤S108中，将放电程度DOD设定为“0”(是初始值)，并终止放电程度计算例程。
当在上述步骤S101中起动器开关被关闭或未被设定为开启时，在步骤S109中判断充电状态SOC是否高于用于执行放电程度计算的上限充电状态SOCUPH。当确定充电状态SOC高于用于执行放电程度计算的上限充电状态SOCUPH时，例程进行至上述步骤S107和上述步骤S108，并且不执行放电程度计算。当在步骤S109中确定充电状态SOC等于或低于用于执行放电程度计算的上限充电状态SOCUPH时，例程进行至步骤S110。
在随后的步骤S110中，判断充电状态SOC是否等于或低于用于执行放电程度计算的下限阈值SOCLMTL。当充电状态SOC等于或低于用于执行放电程度计算的下限阈值SOCLMTL时(参见图7的点A)，在步骤S111中将放电程度计算标志F_DODLMT设定为“1”(执行计算)，并且在步骤S112中将放电程度DOD设定为通过将用于放电程度计算的基准充电状态SOCINT减去充电状态SOC而获得的值。然后，终止放电程度计算例程。当在上述步骤S110中确定充电状态SOC高于用于执行放电程度计算的下限阈值SOCLMTL时，例程进行至步骤S113。
然后，当在步骤S113中将放电程度计算标志F_DODLMT设定为“1”(执行计算)，即，执行放电程度DOD的计算时，在步骤S114中判断充电状态SOC是否高于用于执行放电程度计算的上限阈值SOCLMTH。当充电状态SOC高于用于执行放电程度计算的上限阈值SOCLMTH时(参见图7的点B)，例程进行至上述步骤S102至S108，并执行处理。随后，终止放电程度计算例程。在步骤S102中，在利用例程从步骤S114进行时的充电状态SOC更新用于放电程度计算的基准充电状态SOCINT的情况下执行所述处理。
当在上述步骤S113中将放电程度计算标志F_DODLMT设定为“0”(不执行计算)或者在步骤S114中确定充电状态SOC等于或低于用于执行放电程度计算的上限充电状态SOCUPH时，终止放电程度计算例程。
接下来，基于图4的流程图描述发电判断例程(是上述步骤S12的子例程)。
首先，在步骤S201中，确定蓄电池11的充电状态SOC是否低于用于执行REV模式发电的上限充电状态SOCREV。当确定蓄电池11的充电状态SOC等于或高于用于执行REV模式发电的上限充电状态SOCREV时，在步骤S202中设定发电标志F_GEN＝“0”并停止通过辅助动力部33的发电。然后终止发电判断例程。假设这样的情况：在上述步骤S201中确定蓄电池11的充电状态SOC低于用于执行REV模式发电的上限充电状态SOCREV，但是在随后的步骤S203中确定由冷却水温度传感器检测的内燃机12的冷却水温度TW等于或低于用于执行EV模式的上限水温TWEV。在这种情况下，由于内燃机12的暖机仍未完成，所以在步骤S202中设定发电标志F_GEN＝“0”并停止通过辅助动力部33的发电。然后终止发电判断例程。
当在上述步骤S201中确定蓄电池11的充电状态SOC低于用于执行REV模式发电的上限充电状态SOCREV并且在步骤S203中确定由冷却水温度传感器检测的内燃机12的冷却水温度TW高于用于执行EV模式的上限水温TWEV时，在步骤S204中利用放电程度DOD作为参数从表检索用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD。用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD随着放电程度DOD的增大而减小。具体地讲，一旦蓄电池11的充电状态减小，辅助动力部33就以低车速运转，以降低EV行驶的频率，从而抑制蓄电池11的过放电。
在随后的步骤S205中，利用充电状态SOC作为参数从表检索用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC。用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC随着充电状态SOC的减小而减小。具体地讲，一旦蓄电池11的充电状态减小，辅助动力部33就以低车速运转，以降低EV行驶的频率，从而抑制蓄电池11的过放电。
在随后的步骤S206中，确定车速VP是否高于用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD。当车速VP等于或低于用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD时，在步骤S207中确定车速VP是否高于用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC。当车速VP等于或低于用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC时，在步骤S202中设定发电标志F_GEN＝“0”并停止通过辅助动力部33的发电。然后终止发电判断例程。
当在步骤S206中确定车速VP高于用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD或者在步骤S207中确定车速VP高于用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC时，在步骤S208中设定发电标志F_GEN＝“1”并开始通过辅助动力部33的发电。然后，终止发电判断例程。
因此，当蓄电池11的放电程度DOD增大或者蓄电池11的充电状态SOC减小(即，存在蓄电池11的过放电的可能)时，可通过降低辅助动力部33运转以开始发电的车速VP来预先防止蓄电池11的过放电。
接下来，将基于图5的流程图描述发电机转速计算例程(是上述步骤S13的子例程)。
首先，在步骤S301中，利用车速VP作为参数从表检索在各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL。在各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL是能够获得足以使电动机14生成克服车辆的滚动阻力和空气阻力的驱动力的发电量的内燃机12的转速，并且随车速VP的增大而增大。
在随后的步骤S302中，利用车速VP和路面坡度的估计值θ(在上述步骤S10中计算)作为参数从映射检索各车速和坡度下的发电转速的校正量DNGENSLP。当路面为上坡时，车辆巡航所需的发电量增大。此外，当路面为下坡时，车辆巡航所需的发电量减小。因此，利用各车速和坡度下发电转速的校正量DNGENSLP来校正各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL。
在随后的步骤S303中，利用车速VP作为参数从表检索各车速下的发电转速的附加基本转速DNGENBASE。各车速下的发电转速的附加基本转速DNGENBASE随车速VP的增大而减小。
在随后的步骤S304中，利用车速VP和放电程度DOD作为参数从映射检索各车速和放电程度下的发电转速的附加量DNGENDOD。在步骤S305中，利用车速VP和充电状态SOC作为参数从映射检索各车速和充电状态下的发电转速的附加量DNGENSOC。当放电程度DOD增大或者充电状态SOC减小时，各车速下的发电转速的附加基本转速DNGENBASE可能不足。因此，利用各车速和放电程度下的发电转速的附加量DNGENDOD以及各车速和充电状态下的发电转速的附加量DNGENSOC来校正各车速下的发电转速的附加基本转速DNGENBASE。
在随后的步骤S306中，利用车速VP作为参数从表检索在各车速下使用空调期间的发电转速的附加量DNGENAC。
然后，在步骤S307中，判断是否满足空调使用标志F_AC＝“1”(使用空调)。当满足空调使用标志F_AC＝“0”(未使用空调)并且没有使用电动压缩机22和电加热器23时，在步骤S308中通过将各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL、各车速和坡度下发电转速的校正量DNGENSLP、各车速下发电转速的附加基本转速DNGENBASE、各车速和放电程度下发电转速的附加量DNGENDOD以及各车速和充电状态下发电转速的附加量DNGENSOC相加来计算发电机内燃机转速NGEN。然后，终止发电机转速计算例程。
此外，当在步骤S307中满足空调使用标志F_AC＝“1”并且使用电动压缩机22或电加热器23时，在步骤S309中通过将各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL、各车速和坡度下发电转速的校正量DNGENSLP、各车速下发电转速的附加基本转速DNGENBASE、各车速和放电程度下发电转速的附加量DNGENDOD、各车速和充电状态下发电转速的附加量DNGENSOC以及各车速下使用空调期间发电转速的附加量DNGENAC相加来计算发电机内燃机转速NGEN。
接下来，基于图6的流程图描述发电量计算例程(是上述步骤S14的子例程)。
在步骤S401中，利用发电机内燃机转速NGEN作为参数从表检索发电机发电输出PREQGEN，并终止发电量计算例程。当按照预定转速驱动发电机13时，可通过改变负载转矩来调节其发电量。以这样的方式设定发电机发电输出PREQGEN，使得当按照发电机内燃机转速NGEN驱动内燃机12时，生成内燃机12的运转效率最高的负载转矩。从图6的表清楚的是，发电机发电输出PREQGEN基本上与发电机内燃机转速NGEN成比例。
在该实施方式中，按照通过将获得与车辆行驶时不可避免地发生的滚动阻力和空气阻力对应的发电量所需的“各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL”与作为预定额外量设定的“各车速下发电转速的附加基本转速DNGENBASE”相加而获得的转速来运转内燃机12，以进行发电。此外，储存在蓄电池11中的电力用于由于加速等而临时所需的输出以及低车速下的EV行驶所需的输出。当按照通过将“各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL”与“各车速下发电转速的附加基本转速DNGENBASE”相加而获得的转速运转内燃机12时所获得的发电量并非与车辆的巡航输出精确一致，而是基本上一致。因此，可以说，该实施方式中的辅助动力部33的控制是类似于“巡航输出遵循型发电控制”的控制。
类似于“巡航输出遵循型发电控制”的该控制解决了传统“要求输出遵循型发电控制”的以下问题，一个问题是当电动机所需的要求发电量较大时，内燃机的转速增大，大幅偏离于最大燃料效率点，因此当车辆利用辅助动力部的输出行驶时燃料效率急剧劣化，另一问题是当要求发电量较大时，噪声和振动由于内燃机的转速增大而增加。另外，该实施方式的控制解决了传统“固定点运转型发电控制”的以下问题：当内燃机的尺寸减小并且在最大燃料效率点下运转以降低燃料消耗和CO2的排出量时，发电机的发电量无法满足电动机的要求驱动力，结果，蓄电池趋于过放电，难以维持能量水平。
此外，由于基于车速VP设定“各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL”，可利用下坡或减速时发电机13的剩余输出来对蓄电池11充电。因此，由于没有执行大输出的发电(其会降低内燃机12的效率)，所以在下坡或减速时发电机13的发电频率增加，从而进一步有利于维持蓄电池11中的能量水平。
另外，利用发电机内燃机转速NGEN作为参数检索发电机发电输出PREQGEN的表(参见图6)以这样的方式设定，使得发电机13生成使内燃机12的运转效率最高的负载转矩。因此，在确保车辆巡航所需的发电量的同时以高效率驱动内燃机12。从而降低燃料消耗。
此外，在该实施方式中，作为用于从EV行驶切换为REV行驶(即，通过由辅助动力部33生成的电力来行驶)的车速，“用于基于放电程度执行发电的下限车速VPGENDOD”和“用于基于充电状态执行发电的下限车速VPGENSOC”根据蓄电池11的充电状态SOC和放电程度DOD而改变。因此，可适当地执行低车速和低输出下的能量控制。
另外，在REV行驶期间利用“各车速和坡度下发电转速的校正量DNGENSLP”校正“各车速下用于发电机的内燃机的基本转速NGENRL”。因此，补偿路面坡度的影响，可适当地控制辅助动力部33的发电量。另外，利用“各车速和放电程度下发电转速的附加量DNGENDOD”、“各车速和充电状态下发电转速的附加量DNGENSOC”和“各车速下使用空调期间发电转速的附加量DNGENAC”校正“各车速下发电转速的附加基本转速DNGENBASE”。因此，补偿充电状态SOC、放电程度DOD和空调的负荷的影响，可适当地控制辅助动力部33的发电量。因此，可适当地执行中高车速和中高输出下的能量控制。
上面已描述了本发明的实施方式。然而，本发明可按照各种方式来修改，只要所述修改不脱离本发明的主旨即可。
例如，在该实施方式中，利用插电式混合动力汽车进行了描述。然而，本发明也可应用于串联型混合动力汽车以及能够串联行驶的并联型混合动力汽车。
此外，放电程度DOD的计算方法不限于实施方式所述的方法，可采用任何方法。
标号列表
11 蓄电池
12 内燃机
13 发电机
14 电动机
22 电动压缩机(空调)
23 电加热器(空调)
24 控制装置
DNGENBASE 各车速下的发电转速的附加基本转速(附加内燃机转速)
DOD 放电程度
NGENRL 各车速下的用于发电机的内燃机的基本转速(内燃机转速)
PREQGEN 发电机发电输出(发电量)
SOC 充电状态
VP 车速
θ 路面坡度的估计值

Claims (13)

1.一种用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***包括：
由内燃机驱动的发电机；
储存由所述发电机生成的电力的蓄电池；以及
控制所述内燃机和所述发电机的控制装置，其中，
所述控制装置根据所述蓄电池的状态判断是否要执行所述发电机的发电，
当许可发电时，所述控制装置根据行驶状态设定使所述发电机能够执行与巡航所需的输出相当的发电的内燃机转速，并且还根据车辆状态和所述行驶状态设定使所述发电机能够执行与所需电力量相应的发电的附加内燃机转速，并且
所述控制装置根据所述内燃机转速和所述附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的放电程度判断是否要执行发电。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的充电状态判断是否要执行发电。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于车速设定所述内燃机转速。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述车速求出行驶期间的滚动阻力和空气阻力，并且基于所求出的滚动阻力和所求出的空气阻力设定所述内燃机转速。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于路面坡度的估计值设定所述附加内燃机转速。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的放电程度设定所述附加内燃机转速。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于所述蓄电池的充电状态设定所述附加内燃机转速。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置基于车速设定所述附加内燃机转速。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***还包括执行车室内的空气调节的空调，其中，
所述控制装置判断所述空调是否在运转，并且
当所述空调在运转时，所述控制装置根据所述空调的要求温度来设定所述附加内燃机转速。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，所述控制装置根据车速设定所述附加内燃机转速。
12.一种用于混合动力汽车的发电控制***，该发电控制***包括：
由内燃机驱动的发电机；
储存由所述发电机生成的电力的蓄电池；
执行车室内的空气调节的空调；以及
控制所述空调、所述内燃机和所述发电机的控制装置，其中，
所述控制装置基于包括所述蓄电池的放电程度和充电状态在内的参数中的至少任一个来判断是否要执行发电，
当许可发电时，所述控制装置基于车速求出包括行驶期间的空气阻力和滚动阻力在内的阻力中的至少任一个，并基于所求出的阻力设定使所述发电机能够执行与巡航所需的输出相当的发电的内燃机转速，并且
所述控制装置基于包括路面坡度的估计值、所述蓄电池的所述放电程度、所述蓄电池的所述充电状态、所述车速和所述空调的要求温度在内的参数中的至少任一个来设定使所述发电机能够执行与所需电力量相应的发电的附加内燃机转速，并且
所述控制装置基于所设定的内燃机转速和所设定的附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的用于混合动力汽车的发电控制***，其中，当基于所述内燃机转速和所述附加内燃机转速控制所述内燃机和所述发电机时，所述控制装置按照使所述内燃机的运转效率最高的方式控制所述发电机的负载转矩。
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